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[内燃机] 汽车发动机的气缸数为啥越来越少了?

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发表于 2019-11-26 08:53:57 | 显示全部楼层 |阅读模式
汽车发动机的气缸数为啥越来越少了?
作者/廖飞

随着时代发展、生活水平的提高,汽车已经成为了很多家庭必不可少的交通工具。近些年,面对日益严苛的排放标准,以及全球节能减排大势的要求,越来越多的低排量车开始采用了三缸发动机,三缸发动机近年来越来越多的出现在全球汽车市场。

纵观各大汽车网站和论坛,几乎是一边倒的谈“三缸” 色变,“抖动大、马力小、噪音大”似乎成为了广大车迷们对三缸机的固有印象,但是市场却反映出了截然不同的情况,三缸发动机正在成为10-15万级的家用车型搭载的动力主流,别克英朗、昂科拉,福特福克斯,雪佛兰创酷、科沃兹,斯柯达新款昕锐等非豪华品牌紧凑型车型装配三缸发动机,沃尔沃XC40,宝马1系、新款X1甚至宝马i8高端跑车等也装配了三缸机,以别克英朗为例,在上汽通用的销量中,别克品牌以超过100万辆的成绩占据一半的份额,而旗下英朗全年累计销量达26.1万台,成为销量最高的美系轿车,似乎消费者们“嘴上说不要,行为却很诚实”。

据媒体披露,沃尔沃、捷豹、奔驰等大牌,后续也都会陆续推出三缸机,是外资企业永无止境的产品阉割?是资本家唯利是图的压缩成本?还是另有其它原因?本文将浅析汽车发动机气缸数量变化背后的原因和趋势。

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 楼主| 发表于 2019-11-26 08:54:03 | 显示全部楼层
1/ 气缸变化历史

首先,我们先了解一下汽车发展史上燃油发动机气缸数变化态势。

自汽车诞生起,发动机就一直作为汽车的核心部件(新能源车型另当别论)。发动机核心参数之一便是排量,也就是动力,因此一般认为气缸数越多排量越大,燃油发动机发展至今一般有3、4、5、6、8、10、12等不同气缸数。同时根据气缸的排列技术分为V形、L型、W型等,其中V型发动机长度和高度尺寸小,布置起来非常方便,一般认为V形发动机是比较高级的发动机,因而成为轿车级别的标志之一。

从V8发动机开始,V8、V10、V12以及W12,气缸数多,排量大,性能强,因此基本应用在极少数高级轿车和顶级豪华车上,如宝马760Li(V8)、大众辉腾(W12)以及宾利、法拉利、兰博基尼、布加迪等超跑。因此此处不过多探讨,主要看下六缸及以下的一般消费者市场变化。

回想早几年,大排量V6自吸发动机是一辆豪车最起码的尊严。几年前,知乎上曾经有一个很热的提问,讨论为何沃尔沃XC90只配备了四缸机,当时的质疑铺天盖地,可是随着奥迪A8、Q7、宝马7系等百万豪车也开始装配四缸发动机起,大家已经不再去议论了,似乎V6已经成为了豪车的过去。

时光再往回看,美国市场,一个以大排量多气缸为傲的消费大市场,50-60年代,美国人如果要玩改装,清一色会买台V8汽车,而到了90年代以后,V6就成为了更主流的选择,近10年来,四缸发动机异军突起,跃升为第一主力军,取代了长期流行的的六缸、八缸产品。

从V8到V6,再到L4(直列四缸),最终替代L4发动机的,可能不是全新的L4,而是三缸发动机。当然,更新的技术产物如电动机,也会加入到对L4的替代浪潮当中。

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 楼主| 发表于 2019-11-26 08:54:12 | 显示全部楼层
2/ 背后原因分析

笔者认为消费者市场上,汽车发动机气缸数越来越少乃至于现在三缸机的流行,原因主要来自于以下几点。

一、技术的进步。

这是最核心的原因,首先,气缸数少本身就有着越低的成本、越低的油耗,越小的体积(容易在车辆上布局,减轻整车的重量),越高的发动机整体效率(摩擦功的损耗大幅度下降)以及低转数高扭矩的优势所在。其次,由于技术的进步,三缸机的性能已经大幅进化,无论在动力、燃油经济性还是舒适性方面都有大幅进步。

以优秀三缸机之一的上汽通用三缸机为例,其采用“单缸最优”理念设计,经过测算后发现1.5L排量采用三缸机的效率最高,单缸排量可以设定在0.33L-0.5L的最优排量区间,可达到功率和油耗的最佳平衡。装备1.3T三缸机的英朗在0-100km/h加速测试中甚至比老款1.4T的车型还要快,充分说明三缸发动机在动力方面完全可以媲美四缸机。新发动机在减振和降噪方面也采取了不少措施,加入平衡轴,在发电机和齿轮部件位置增加减振器,大幅优化了发动机的振动表现,保证日常行驶舒适性。以笔者一个普通消费者自身的体验来说,原本也是觉得三缸机抖动大,矿泉水瓶在车上会振倒,加速慢起步肉等等特点,可是后来体验过三缸机后,并未如此感觉,甚至于开过好多次亲友的三缸车竟一直以为是四缸车。

总的来说,三缸机的技术日渐成熟,除了保持了其原有的优势之外,还不断弥补了之前的技术不足,因此这也是三缸机会越来越多的重要原因之一。

二、法规和环保的时代要求。

时至今日,全球各国都制定了越来越严格的燃油消耗和排放法规,其中对于汽车产业影响最直接的就是CAFE,即所谓的“咖啡法规”。CAFE法规全称是“公司平均燃料经济性”,于1975年诞生于美国,是为了应对石油危机而制定的企业车型燃油消耗量标准。它的计算方法是用某企业生产或进口的全部车型总燃料消耗量除以车企当年的总生产量或进口量得出燃油消耗平均值,简单来说,车企生产的小排量或新能源车型多,平均值就低,越低越好。

国内使用的是中国版的CAFC法则,计算方法与美国类似。2018年4月1日,工信部又发布《乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法》,将中国境内销售乘用车的企业(含进口乘用车企业)的平均燃料消耗量(CAFC积分)及新能源乘用车生产情况(NEV积分)同时考核,实行所谓“双积分”政策,进一步促进车企节能减排。

除此之外,国家的各项节能减排政策的支持和小排量汽车的政策扶持,从消费端也促进了三缸机的发展。

三、颠覆式创新。

传统技术(延续性技术)往往在某个时期占据大部分市场份额,但最终面临两个窘境:一是有极限点,二是性能过度,性能过度就是技术上太复杂了,以及财务上太贵了,所以这才是提供给后来者的新的机会。而颠覆式创新的两大特征:一是不求提高原有的技术性能,二是他进入新的技术成长曲线,通常更方便、更简单、更便宜。

案例一:电脑的进化。台式电脑出生不久,就打败了笨重的像大衣柜一样的大型计算机。而打败台式电脑的,不是一种更强大的台式电脑,是微型便携式电脑,俗称笔记本电脑。

案例二:游戏的进化。打败星际争霸和魔兽世界的,不是加强版的星际和魔兽,而是看起来没那么高技术含量的Dota和LOL。Dota和LOL同样在PC台式机/笔记本电脑上操作,但只需要你控制单个英雄,而非整个阵营和部队,因而上手容易的多。后来更火热的不是新的Dota2和更好的LOL,反而是在硬核游戏玩家看起来像弱智一般的王者荣耀,这个可以通过手机控制的游戏,许多与游戏没什么交集的女生很多都会玩,甚至还有非常多的小学生也是玩得风生水起。

新技术,往往在应用前期性能更差,而且成本也没有优势,因为传统技术的硬核爱好者往往极度鄙视这些相对简陋的新技术(就像游戏界的鄙视链一样,玩Dota和LOL的鄙视王者荣耀,玩星际和魔兽的鄙视玩Dota和LOL的)。最先拥抱新技术的,通常是一些小白级消费者——他们并不那么懂或者在意所谓技术含量的高低,所以没有购买的心理包袱。新技术的优势在于更新了技术成长曲线,有机会在中长期反超传统技术。

比如说,早期笔记本电脑比PC昂贵很多,性能差很多,而且并也没有那么“便携”,带在身上有强身健体、锻炼肌肉的功效。但看看现在最新款的笔记本电脑,它们结合了良好的性能、很好的便携性、续航相当不错、颜值美观,以至于除去一些没有条件或者核心游戏玩家外,其他人在只能购买一台电脑时往往不会再去考虑台式PC。

这也就是为什么企业愿意把大把的研发费投入到那些最初看起来并不美好的新技术上,即使顶着硬核消费者的骂名,顶着早期新技术“高成本、低性能”的压力,也要硬着头皮上。因为他们知道,牺牲的是一时利益,看中的是长远幸福。

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 楼主| 发表于 2019-11-26 08:54:53 | 显示全部楼层
3/ 未来发展趋势

从全球市场来看,美国市场,四缸机越来越多的取代了六缸、八缸,而以通用为领头,三缸机又逐步蚕食低排量市场。而欧洲市场在小型发动机的推动上最为激进,消费者接受度也很高。各家车企成为了投入到三缸发动机的研发的先锋部队,把这项技术视为下一个技术创新点,三缸发动机已经占据了欧洲15%以上的市场份额,紧随四缸产品,风气领先全球。

不仅是一些微型车、小型车,在欧洲市场我们能发现很多销量不错的紧凑车甚至中级车。福特1.0T早就进入了蒙迪欧、福克斯的产品线,后来又开始推进1.5T;高端品牌也开始接纳三缸机,宝马的表现最为前卫,在1系、3系和X1上都提供了1.5T三缸;德国连续N年的销售冠军Golf也全面进军三缸——搭载了大众最新的1.0T。

因此我们说,普通消费者市场上,汽车发动机气缸数慢慢变少,是技术、政策和经济的共同作用结果,未来在小型、紧凑型甚至于中型车市场,三缸发动机车型也会越来越占据主流,作为消费者要做的,要么坚持自己心中的情怀,要么接受市场的洪流洗礼。

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